CN101391396A - 数控珩磨机往复行程控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及珩磨机的行程控制装置，尤其是数控珩磨机往复行程控制装置，包括传动机构和旋转编码器(5)，其中传动机构的输入端与珩磨机主轴(1)连接，其输出端与旋转编码器(5)的输入轴连接从而将珩磨机主轴(1)的往复直线运动转化为旋转编码器(5)输入轴的旋转运动，而旋转编码器(5)的信号输出端与珩磨机上可控制主轴(1)运动的控制器的输入端电气联通，本发明将现有技术中采用机械检测主轴位置的方式替换为采用旋转编码器检测主轴位置，提高了控制精度和灵敏度，并且能够通过PLC的人机界面进行数据设定，方便的改变主轴的行程和换向点，更可以实现极小的往复行程。

Description

数控珩磨机往复行程控制装置

技术领域

本发明涉及珩磨机的行程控制装置，尤其是数控珩磨机往复行程控制装置。

背景技术

数控珩磨机的往复行程精度控制一直是制约珩磨机高速化发展的瓶颈，现有数控珩磨机已经能够实现采用可编程控制器(PLC)控制液压驱动机构的主轴启动电磁阀来启动/停止主轴的移动，但主轴的换向还是通过机械方式控制相应液压驱动机构的阀门来实现的，现有珩磨机采用多个机械式行程开关来间接检测主轴的位置，行程控制是靠传动机构，如机械链轮将直线运动转化为旋转撞块的碰撞或滑块的碰撞来改变珩磨机往复的换向，往复的行程是靠调整滑块、撞块的位置来实现的。中国发明专利《汽车电子转向器》(授权公告号：CN 2695319Y，授权公告日：2005年4月27日，申请号：200420041812.2)公开了一种通过旋转编码器检测汽车方向盘的旋转方向和角度，输出至控制电路，再通过步进电机控制齿轮箱以实现汽车转向的装置。

然而现有数控珩磨机的往复行程控制装置也存在一些缺陷：

1、改变行程需要手动调整开关的安装位置，既不方便又容易造成较大误差；

2、机械式开关在使用过程中容易发生磨损、松动、甚至损坏，影响定位精度；

3、为保持精度，需要经常校正开关的位置；

4、由于开关有一定的外形尺寸，导致要求过小的行程时无法安装。

发明内容

本发明的目的是提供一种调整灵活，效率高，采用非接触式、无撞块控制，精度高并且可用于小行程控制的数控珩磨机往复行程控制装置。

本发明的技术方案是：

一种数控珩磨机往复行程控制装置，其特别之处在于，包括传动机构和旋转编码器，其中传动机构的输入端与珩磨机主轴连接，其输出端与旋转编码器的输入轴连接从而将珩磨机主轴的往复直线运动转化为旋转编码器输入轴的旋转运动，而旋转编码器的信号输出端与珩磨机上可控制主轴运动的控制器的输入端电气联通。

进一步的，其中主轴的驱动装置是液压驱动机构，该液压驱动机构上分别设有主轴启动电磁阀和主轴换向电磁阀，所述珩磨机上的控制器的输出端分别与主轴启动电磁阀和主轴换向电磁阀的控制端电气联通。

更进一步的，其中传动机构包括一连接杆，该连接杆的一端通过轴承与珩磨机主轴连接从而仅在主轴沿轴向直线运动时同步移动，连接杆的另一端固定在一传动带上，该传动带的带轮的轴与旋转编码器的输入轴固定连接。

其中传动带的带轮的轴与旋转编码器的输入轴通过联轴器连接。

其中传动带是同步齿型带、三角带、或“O”型带。

其中在传动带上固定有一感应块，在传动带旁固定安装有一可与该感应块配合的零点接近开关，该零点接近开关信号输出端与珩磨机的控制器输入端电气联通，从而为控制器提供珩磨机主轴位置的零点参考坐标。

其中在传动带旁的零点接近开关上方固定安装有一也可与所述感应块配合的上极限接近开关，该上极限接近开关信号输出端与珩磨机的控制器输入端电气联通，从而为珩磨机控制器提供主轴位置的上极限参考坐标。

进一步的，其中控制器是可编程控制器。

更进一步的，其中可编程控制器配有作为人机界面的触摸屏或工控机。

本发明采用传动机构将珩磨机主轴沿轴向的直线往复运动转化为旋转运动，并且通过旋转编码器检测该旋转运动，进而通过脉冲信号将珩磨机主轴的运动方向和位置传送至珩磨机上的PLC中，PLC据此与触摸屏或工控机设定的目标数值进行比较发出指令信号去控制电磁阀从而控制主轴往复及换向的液压驱动机构，实现对主轴的往复行程进行精确的控制。本发明将现有技术中采用机械检测主轴位置的方式替换为采用旋转编码器检测主轴位置的方式，提高了控制精度和灵敏度，并且通过PLC和触摸屏人机界面数据设定，就能够方便的改变主轴的行程和换向点，更可以实现极小的往复行程。

附图说明

附图1为本发明的结构示意图；

附图2为本发明的结构示意图；

附图3为本发明中背景技术的示意图；

附图4为本发明的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图来对本发明作进一步详细的说明：

如图1所示，本发明包括传动机构和旋转编码器5，其中传动机构的输入端与珩磨机主轴1连接，其输出端与旋转编码器5的输入轴连接，从而将主轴1的往复直线运动转化为旋转编码器5输入轴的旋转运动，而旋转编码器5的信号输出端与珩磨机的控制器输入端电气联通，其中珩磨机主轴1的驱动装置采用液压驱动机构，该液压驱动机构上分别设有控制主轴启动/停止的主轴启动电磁阀和控制主轴换向的主轴换向电磁阀，珩磨机上控制器的输出端分别与主轴启动电磁阀和主轴换向电磁阀的控制端电气联通，该控制器可通过相应电磁阀来控制用于驱动主轴1往复、换向的液压驱动机构，从而控制主轴1的往复运动，具体控制方式和过程均为现有数控珩磨机中使用的常规技术。

如图1所示，传动机构包括一连接杆2，该连接杆2的一端通过轴承与主轴1连接，从而仅在主轴1沿轴向运动时同步移动，而在主轴1沿轴向旋转时保持不动，连接杆2的另一端固定在一传动带3上，该传动带3的带轮4的轴与旋转编码器5的输入轴通过联轴器或以其它方式固定连接，以使二者同步转动，传动带3可以采用同步齿型带、三角带、或“O”型带。

如图2所示，在传动带3上固定有一感应块6，其通常为一铁体，在传动带3旁固定安装有一可与该感应块6配合的零点接近开关7，该零点接近开关7信号输出端与珩磨机的控制器输入端电气联通，从而为控制器提供一主轴1位置的零点参考坐标。

如图2所示，在传动带3旁的零点接近开关7上方固定安装有一也可与感应块6配合的上极限接近开关8，该上极限接近开关8信号输出端同样与珩磨机的控制器输入端电气联通，从而为控制器提供一主轴1位置的上极限参考坐标。

数控珩磨机的控制器采用可编程控制器PLC，PLC还可配有作为人机界面的触摸屏或工控机。

本实施例采用的旋转编码器5发出的脉冲分A相脉冲和B相脉冲，有了A、B两相脉冲，PLC的CPU高速计数端就可以根据两相脉冲到来的顺序，判断旋转编码器5的转动方向，如设定正向旋转为加计数，则反向旋转为减计数。

本实施例中的数控珩磨机使用的是欧姆龙CJ1M可编程控制器，自带有一个100KHz的高速计数单元。一般珩磨机的往复速度在3—30米/分，即最大往复速度为500毫米/秒，假设编码器由带轮4直联带动，带轮4直径为60毫米，周长L＝188.4毫米，则编码器最高转速为(500/188.4)转/秒，约为2.65转/秒，如编码器每转输出脉冲10000P/R，则编码器最高频率为26.5KHz，远小于100KHz，本实施例选用的旋转编码器5为ORMON E6B2—CWZ6C—2000P/R，每转能输出2000个A、B脉冲，而欧姆龙CJ1M的CPU对高速输入端的脉冲取上升沿和下降沿的跳变信号作为计数信号，相当于对旋转编码器5发出的脉冲信号有四倍频的作用，即旋转编码器5旋转一转，CPU的高速计数单元按8000P/R计数，即使这样也不会超出CPU的最高计数频率，无需另加高速计数硬件单元。

本发明的工作原理是：

将数控珩磨机往复全行程的上、下换向点，零点参考坐标数值分别以十进制数放置在CJ1M数据寄存区不同的DM地址当中，以这些数值为目标值，而高速计数输入端经旋转编码器传送来的累加计数或累减计数为当前值，用当前值与几个目标值进行比较，就能够计算出主轴的位置，比较的结果可发出中断，控制主轴往复是向下换向还是向上换向。

如前所述，设带轮直径为60毫米，周长L＝188.4毫米，ORMON E6B2—CWZ6C—2000P/R旋转编码器每转一圈发出的脉冲数为8000个，旋转编码器的每个脉冲代表往复移动的距离即脉冲当量，计算得脉冲当量＝188.4/8000＝0.02356毫米/转，根据这一脉冲当量可计算出从零点参考坐标分别到上、下换向点以及上极限参考坐标的距离(脉冲数)，这些距离的数值可作为它们的坐标，上下换向点的坐标之差即为往复行程的距离。当主轴的往复行程确定后，改变上、下换向点的坐标值，即可改变主轴往复的行程区间，这些数值的设定可通过触摸屏或工控机等人机界面来直接进行，然后根据相应的通讯协议传送到CJ1M的DM区寄存器中。

本发明的工作过程就是将主轴的直线位移通过传动机构转化为旋转运动，供旋转编码器进行检测，首先通过零点接近开关和感应块的配合确定零点参考坐标，再根据加工要求计算出上下换向点的坐标，并通过人机界面输入PLC中作为目标值，旋转编码器检测的结果按照位移量的多少和方向按比例发出正向或负向脉冲信号，输出至数控珩磨机的PLC中，经高速计数器计数及CPU处理后即可得到主轴位置的当前值，再通过与PLC中的目标值进行比较，PLC将比较结果通过输出继电器输出，控制相应电磁阀，进而控制用于驱动主轴往复、换向的液压驱动机构，实现对主轴的往复行程进行精确的自动控制。

Claims (9)

1、一种数控珩磨机往复行程控制装置，其特征在于：包括传动机构和旋转编码器(5)，其中传动机构的输入端与珩磨机主轴(1)连接，其输出端与旋转编码器(5)的输入轴连接从而将珩磨机主轴(1)的往复直线运动转化为旋转编码器(5)输入轴的旋转运动，而旋转编码器(5)的信号输出端与珩磨机上可控制主轴(1)运动的控制器的输入端电气联通。

2、如权利要求1所述的数控珩磨机往复行程控制装置，其特征在于：其中主轴(1)的驱动装置是液压驱动机构，该液压驱动机构上分别设有主轴启动电磁阀和主轴换向电磁阀，所述珩磨机上的控制器的输出端分别与主轴启动电磁阀和主轴换向电磁阀的控制端电气联通。

3、如权利要求2所述的数控珩磨机往复行程控制装置，其特征在于：其中传动机构包括一连接杆(2)，该连接杆(2)的一端通过轴承与珩磨机主轴(1)连接从而仅在主轴(1)沿轴向直线运动时同步移动，连接杆(2)的另一端固定在一传动带(3)上，该传动带(3)的带轮(4)的轴与旋转编码器(5)的输入轴固定连接。

4、如权利要求3所述的数控珩磨机往复行程控制装置，其特征在于：其中传动带(3)的带轮(4)的轴与旋转编码器(5)的输入轴通过联轴器连接。

5、如权利要求3所述的数控珩磨机往复行程控制装置，其特征在于：其中传动带(3)是同步齿型带、三角带、或“O”型带。

6、如权利要求3所述的数控珩磨机往复行程控制装置，其特征在于：其中在传动带(3)上固定有一感应块(6)，在传动带(3)旁固定安装有一可与该感应块(6)配合的零点接近开关(7)，该零点接近开关(7)信号输出端与珩磨机的控制器输入端电气联通，从而为控制器提供珩磨机主轴(1)位置的零点参考坐标。

7、如权利要求6所述的数控珩磨机往复行程控制装置，其特征在于：其中在传动带(3)旁的零点接近开关(7)上方固定安装有一也可与所述感应块(6)配合的上极限接近开关(8)，该上极限接近开关(8)信号输出端与珩磨机的控制器输入端电气联通，从而为珩磨机控制器提供主轴(1)位置的上极限参考坐标。

8、如权利要求1至7中任意一项所述的数控珩磨机往复行程控制装置，其特征在于：其中控制器是可编程控制器。

9、如权利要求8所述的数控珩磨机往复行程控制装置，其特征在于：其中可编程控制器配有作为人机界面的触摸屏或工控机。

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